ข่าวดี! นักวิทย์ประดิษฐ์เอนไซม์ย่อยสลายพลาสติก สลายเร็วสุดแค่ 24 ชั่วโมง

เป็นเรื่องที่น่ายินดีและสร้างความคาดหวังในสังคมได้ไม่น้อย กับการศึกษาใหม่ที่ค้นพบว่า พลาสติกที่เราคร่ำครวญกันมานานว่าเป็นปัญหาอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมอันดับต้นๆของโลกมากที่สุดและกำจัดยากที่สุด กำลังมีนวัตกรรมที่จะมาย่อยสลาย ย่นระยะเวลาย่อยพลาสติกจากหลายร้อยปีเหลือเพียงไม่กี่ชั่วโมงเท่านั้น

ขยะพลาสติกถือเป็นตัวร้ายตัวสำคัญของปัญหามลพิษที่ไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม มันอยู่รอบตัวของพวกเราทุกวัน มีอายุยืนกว่ามนุษย์หลายร้อยเท่า และเชื่อไหมว่าพลาสติกรุ่นแรกที่ได้กำเนิดมาบนโลกใบนั้น ยังคงอยู่บนโลกใบนี้เช่นเดิม เพราะมันย่อยสลายยากมาก ในแต่ละวันมนุษย์เรามีขยะพลาสติกวันละหลายล้านตันถูกทิ้ง

วิธีการกำจัดขยะมีอยู่ไม่กี่วิธี เช่น ฝังกลบให้มันย่อยสลายไปเอง การเผา หรือการนำไปรีไซเคิลซึ่งมีน้อยมาก จะเห็นได้ว่าวิธีการกำจัดที่น้อยและประสิทธิภาพที่ไม่เพียงพอเหล่านี้เป็นปัญหาต่อการเกิดมลพิษบนโลกนี้มากแค่ไหน และทุกวันนี้ปัญหาภาวะโลกร้อนก็ยิ่งทวีคูณขึ้นมาหลายเท่าภายในไม่กี่ทศวรรษ นี่จึงเป็นข่าวดีเลยก็ว่าได้

ข่าวที่เกี่ยวข้อง

• คลื่นความร้อนในอินเดียแรงไม่หยุด ทำภูเขาขยะเผาไหม้ตัวเองนาน 3 วัน

• เปิดโครงการ “PAUL FRANK CLEAN UP THE BEACH” ส่งเสริมการท่องเที่ยวเชิงอนุรักษ์

• สถานีรถไฟโตเกียวบอกลาถังขยะ ตามมาตรการความปลอดภัยของญี่ปุ่น

• ไมโครพลาสติก ภัยร้ายล่องหน มันคืออะไรและอันตรายมากไหม?

• พบไมโครพลาสติกในปอดมนุษย์ที่ยังมีชีวิตครั้งแรกของโลก

ขอบคุณนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานอย่างหนักเพื่อค้นหาวิธีการใช้พลาสติกโดยไม่สร้างความเสียหายระยะยาวต่อสิ่งแวดล้อมรอบตัวเรา และพวกเขาทำสำเร็จแล้ว การศึกษาใหม่สรุปการใช้ตัวแปรเอนไซม์ที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษ ช่วยลดเวลาที่ใช้ในการทำลายส่วนประกอบต่างๆของพลาสติกได้อย่างมาก เราอาจใช้ตัวแปรของเอนไซม์เพื่อทำความสะอาดบริเวณที่ปนเปื้อนด้วยมลภาวะพลาสติกได้แล้ว การศึกษาใหม่นี้ถูกตีพิมพ์ลงในวารสาร Nature

พวกเขาได้เรียกเอนไซม์ที่ค้นพบนี้ว่า FAST-PETase (PETase มีคุณสมบัติที่ แอคทีฟ เสถียร และคงทน) พวกเขาพัฒนาเอ็นไซม์จาก PETase ธรรมชาติที่ช่วยให้แบคทีเรียสามารถย่อยสลายพลาสติก PET และดัดแปลงโดยใช้การเรียนรู้ของเครื่องเพื่อระบุการกลายพันธุ์ห้าครั้งซึ่งจะทำให้ย่อยสลายพลาสติกได้เร็วขึ้นภายใต้สภาวะแวดล้อมที่แตกต่างกัน

ตัวแปรของเอนไซม์ทำหน้าที่ในการตัดพลาสติกออกเป็นหน่วยโมเลกุลพื้นฐาน (depolymerization) นักวิจัยก็แสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถนำพลาสติกกลับมารวมกันอีกครั้ง (repolymerization) โดยใช้กระบวนการทางเคมีเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์พลาสติกใหม่

การค้นหา FAST-PETase พวกเขาได้ทำการทดสอบศึกษากับภาชนะพลาสติกหลังบริโภคแล้ว 51 แบบ เส้นใยโพลีเอสเตอร์ 5 แบบ รวมทั้งผ้าและขวดน้ำที่ทำจาก PET ด้วย ในการทดสอบ ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากโพลิเมอร์โพลีเอทิลีนเทเรพทาเลต (PET) ทำลายลงในหนึ่งสัปดาห์และในบางกรณีก็ใช้แค่ 24 ชั่วโมงเท่านั้น เป็นผลิตภัณฑ์ที่อาจใช้เวลาหลายศตวรรษในการย่อยสลายอย่างเหมาะสมในสภาพธรรมชาติ นอกจากนี้ตัวแปรเอนไซม์ดังกล่าวจะมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่ออยู่ภายใต้อุณหภูมิต่ำกว่า 50 องศาเซลเซียส

วิศวกรเคมี Hal Alper จากมหาวิทยาลัยเท็กซัสในออสตินกล่าวว่า “ความเป็นไปได้ไม่มีที่สิ้นสุดในอุตสาหกรรมต่างๆเพื่อใช้ประโยชน์จากกระบวนการรีไซเคิลระดับแนวหน้านี้ นอกเหนือจากอุตสาหกรรมการจัดการขยะแล้ว ยังเปิดโอกาสให้องค์กรจากทุกภาคส่วนเป็นผู้นำในการรีไซเคิลผลิตภัณฑ์ของตนได้ด้วย”

"เมื่อพิจารณาถึงการใช้งานเพื่อทำความสะอาดสิ่งแวดล้อม คุณต้องมีเอนไซม์ที่สามารถทำงานในสิ่งแวดล้อมที่อุณหภูมิแวดล้อมได้ ข้อกำหนดนี้เป็นจุดที่เทคโนโลยีของเรามีข้อได้เปรียบอย่างมากในอนาคต"  อัลเปอร์กล่าว

PET อยู่ในบรรจุภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคหลายประเภท ตั้งแต่สิ่งทอไปจนถึงขวดโซดา ด้วยตัวของมันเอง คิดเป็น 12 เปอร์เซ็นต์ของขยะทั่วโลกทั้งหมด หากตัวเลขนั้นยังไม่น่ากลัวพอ ให้ลองใช้วิธีนี้ ‘ทั่วโลก พลาสติกทั้งหมดน้อยกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ถูกรีไซเคิล’ การแนะนำ FAST-PETase อาจช่วยได้ มันค่อนข้างถูก พกพาสะดวก และไม่ยากเกินไปที่จะขยายไปถึงระดับอุตสาหกรรมที่ต้องการ

ปัจจุบัน วิธีการกำจัดพลาสติกที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดคือการทิ้งลงในหลุมฝังกลบที่เน่าเปื่อยในอัตราที่ช้ามาก หรือเผาทิ้ง ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง ใช้พลังงานปริมาณมาก และเติมก๊าซพิษในบรรยากาศ เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องมีกลยุทธ์ทางเลือก และเอนไซม์นี้อาจเป็นหนึ่งในนั้น

แอนดรูว์ เอลลิงตัน นักชีวเคมีจากมหาวิทยาลัยเท็กซัสในออสติน กล่าวว่า "งานนี้แสดงให้เห็นถึงพลังของการรวบรวมสาขาวิชาต่างๆ เข้าด้วยกัน ตั้งแต่ชีววิทยาสังเคราะห์ วิศวกรรมเคมี ไปจนถึงปัญญาประดิษฐ์ ที่ทำให้เราได้ผลการศึกษานี้ออกมาเป็นที่เรียบร้อย"

ที่มาข้อมูล

https://www.sciencealert.com/engineers-create-an-enzyme-that-breaks-down-plastic-waste-in-hours-not-decades

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.1700782